Los circuitos electrohidráulicos permiten darnos cuenta de las múltiples posibilidades que se alcanzan con su utilización y puede ser un punto de partida para comprender las maquinas mas complicadas.
Estas maquinas pueden utilizar distintos tipos de aceites para trabajar, entre ellos destacan tres tipos, mezclas de aceites minerales, mezclas de agua-aceites y aceites sintéticos, además, estos tienen una doble función, aparte de generar potencia, también funcionan como lubricantes.
La dirección electro-hidráulica o EHPS (Electro-Hydraulic Powered Steering) es una evolución de la dirección hidráulica. En vez de utilizar una bomba hidráulica conectada al motor utiliza un motor eléctrico para mover la bomba hidráulica.
Electrohidráulica
Un sistema electrohidráulico es un conjunto de elementos que, dispuestos en forma adecuada y conveniente, producen energía electrohidráulica partiendo de otra fuente, que normalmente es electromecánica (motor eléctrico) o termo mecánica (motor de combustión interna).
La energía entregada por los medios mencionados es receptada por los elementos del sistema, conducida, controlada y por ultimo transformada en energía mecánica por los actuadores.
El fluido transmisor de esta energía es principalmente aceite, evidentemente no cualquier aceite. Ya que debe poseer algunas características particulares.
La energía electrohidráulica se genera de la siguiente manera.
Se recibe energía electromecánica a travez de la bomba de instalación. Esta la impulsa obligándola a pasar por el circuito, hasta llegar a los puntos de utilización.
Osea hasta los actuadores encargados de transformar dicha energía en mecánica podemos evidenciar tres grupos perfectamente localizados, a detallar:
Sistema de impulsion y bombeo
Sistema intermedio compuesto por elementos de control, comando y conexiones
Actuadores y consumidores
Banco Electrohidraulico
Electrovalvulas
La valvula de solenoide electrica funciona al suministrar corriente electrica al iman de la bobina, el campo magnetico mueve el cuerpo de cilindro deslizante de la valvula, el cual dirige el aceite.
Cabe recordar que la unica diferencia entre una valvula hidraulica/electrica y una valvula hidraulica ordinaria es la forma en que se mueve el cuerpo de cilindro
Se les llama solenoides por ser accionadas por corriente continua, cuando son accionadas por corriente alterna se les llama electroimanes.
Valvulas hidraulicas de cuatro vias, operadas electricamente
en la figura 7.15 a vemos una valvula directamente accionada por solenoide, que es aquella en la cual el elemento motriz para accionar la corredera deslizante es unicamente un electroiman o un solenoide.
La accion de este, cuando se encuentra energizado, se traduce en un empuje o una traccion de la corredera. En dicha figura tenemos una valvula de cuatro vias, dos posiciones, de retorno por la accion de un resorte antagonista, y accionada por el electroiman dibujado al costado derecho de la valvula. Cuando se energiza la solenoide la corredera es emujada por la accion de este hacia la izquierda, se conecta la presion a la cara 2 del cilindro mientras que la cara 1 queda dreana al tanque. La corriente electrica debe ser mantenida sobre el solenoide para que este a su vez mantenga a la corredera empujada totalmente hacia la izquierda. Cuando se corta la corriente y la solenoide se desenergiza, el resorte empuja energicamente a su vez a la corredera hacia la derecha conectandose entonces las puertas del cuerpo de la valvula de la manera demostrada en la figura
Las valvulas solenoides siempre se representan en los esquemas de circuiteria con el conexionado correspondiente a su posicion desenergizada
Reelevadores
Con los relevadores fue posible establecer automaticamente una secuencia de operaciones, programas tiempos de retardo o conteo de eventos, pero aun con todas sus ventajas, por su naturaleza electromecanica, tienen un solo periodo de vida, sus partes conductoras de corriente en algun momento pueden dañarse y mas aun, la inconveniencia mas importante de la logica con relevadores, es su naturaleza fija, es decir, la logica de un panel de reles es establecida por los diseñadores desde un principio y mientras la maquina dirigida por este panel este llevando los mismo pasos en la misma secuencia, todo esta perfecto. Pero cuando se necesite un cambio de produccion en las operaciones de ese proceso, la logica del panel debe ser re-diseñada, y si el cambio es muy grande puede ser mas economico desechar el panel actual y construir uno nuevo involucrando gran cantidad de tiempo, trabajo y materiales, a parte de las perdidas ocasionadas en la produccion.
Relevador Marca FESTO
El modulo incluye tres reles con conexiones y dos barras colectoraspara la alimentacion de tension. Todos los conectores de seguridad son de 4mm. La unidad se monta sobre un bastidor o en el panel de practicas perfilado mediantre cuatro adaptadores enchufables.
tipos de dispositivos electricos
Botoneras
Funcionamiento:
Incluye contactos normalmente cerrados y contactos normalmente abiertos, además de lámparas indicadoras.
Estos contactos abren o cierran circuitos eléctricos.
Es necesario el enclavamiento de estos por medio de relevadores para mantener el circuito con un solo botonazo sin necesidad de mantenerlo presionado
El contacto abierto es aquel que al energizar la bobina que lo controla se cierra
El contacto normalmente cerrado es aquel que cuando se energiza la bobina que lo controla se abre
Algunos otros elementos frecuentemente utilizados son los contactores con un tiempo de retardo en los cuales sus contactos se activan hasta un intervalo de tiempo después de que se energiza la bobina del mismo.
Circuitos Electrohidralicos
Para el diseño de un circuito es imprescindible el conocimiento exacto de las necesidades y trabajos a realizar por los elementos accionadores (velocidades, fuerzas, tiempos, ciclos, etc.) asi como las limitaciones (espacio, potencia disponible, tipo de energia, etc.) con los datos del diseño. Y con la ayuda de los simbolos, se hace un croquis en el que se dibujan los elementos accionadores y los impulsores, a continuacion se elabora una secuencia de los movimientos y trabajos a realizar.
Estos movimientos y trabajos o fases del ciclo ayudaran a definir los componentes de regulacion y control que se han de intercalar entre el accionador final y el elemento impulsor. Finalmente se añaden al croquis los accesorios del sistema.
Una vez realizado el croquis del circuito, se enumeran los componentes, y en una relacion aparte se les da el nombre y apellido: lo que en el croquis era una bomba debe definirse y concretarse en tipo, velocidad de funcionamiento, presion de trabajo, etc. El cilindro debe definirse en funcion de su longitud de carrera, areas, diametro del vastago, etc. Y asi se hara con cada uno de los componentes ( tipo de conexión y montaje, escala de los indicadores, tipo de fluido, etc)
PRACTICA.-1 CONTROLA UN PISTON DE DOBLE EFECTO CON UNA VALVULA DE PALANCA 4/3 VIAS, CENTRO DE DESCARGA.
Objetivos:
- Visualizar el funcionamiento de un cilindro de doble efecto
- Accionar una secuencia lógica mediante una válvula de palanca
- Utilizar válvulas de palanca 4/3 vías, centro de descarga
Acciones:
- Diseñar y dibujar el diagrama de desplazamiento-fase con ayuda de la descripción del problema. Seleccionar y utilizar los componentes adecuados
- Comparar la propia solución con la propuesta
Descripción del problema:
Se desea manipular un cilindro de doble efecto mediante una válvula 4/3 vías centro a descarga manualmente.
Funcionamiento:
Esta práctica consiste en controlar el accionamiento de un pistón de doble efecto. Para esto podemos utilizar una válvula de palanca 4/3 vías, centro a descarga. La palana tiene tres funciones avance, neutro y retroceso. Si movemos la palanca para atrás el cilindro avanza (figura1.1) y después lo movemos hacia el centro (neutro). Entonces movemos la palanca para adelante (retroceso). Para que el pistón vuelva a regresar a la posición inicial (figura 1.2).
valvula 4/3
Marca | Denominación del componente |
1 | Bomba |
2 | Tanque |
3 | Válvula de palanca 4/3 vías, centro a descarga |
4 | Pistón doble efecto |
Diseño del Diagrama
figura 1
Funcionamiento:
figura 1.1
PRACTICA.-2 CONTROLAR UN PISTON DE DOBLE EFECTO CON UNA ELECTROVÁLVULA DE UN ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO
Objetivos:
- Visualizar el funcionamiento de un cilindro de doble efecto
- Accionar una secuencia lógica mediante un botón de enclave (obturador)
- Utilizar electroválvulas distribuidora de 4/2 vías con solenoides.
- Utilizar fuente de CD y relevadores
Acciones:
- Diseñar y dibujar el diagrama de desplazamiento-fase con ayuda de la descripción del problema. Seleccionar y utilizar componentes adecuados
- Comparar la propia solución con la propuesta
- Conectar circuito y observar los resultados
Descripción del problema:
Se pretende accionar un cilindro de doble efecto con una electroválvula 4/2 vías, en este caso mediante un circuito.
Funcionamiento:
Esta práctica consiste en controlar r el accionamiento de un pistón de doble efecto. Para esto podemos utilizar un botón de enclave (obturador) que controlaría la bobina de una válvula de 4/2 vías de un accionamiento eléctrico. Si presionamos S1 el pistón se activa y llega al final de carrera (figura 2.1) y permanecerá así hasta que el mismo botón sea pulsado (figura 2.2)
Marca | Denominación del componente hidráulico |
1 | Bomba |
2 | Tanque |
3 | Electroválvula 4/2 vías |
4 | Cilindro doble efecto |
Marca | Denominación del componente eléctrico |
Fuente de tensión de 24V | |
Fuente de tensión de 0V | |
S1 | Interruptor (botón de enclave) |
K1 | Relé |
K1 | Contacto normalmente abierto |
Y1 | Válvula solenoide |
Funcionamiento:
figura 2.2
PRACTICA.-3 CONTROLA UN PISTON DE DOBLE EFECTO CON UNA VALVULA DE UN ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO
En este caso utilizaremos una válvula limitadora de presión
Objetivos:
- Visualizar el funcionamiento de un cilindro de doble efecto
- Accionar una secuencia lógica mediante un botón pulsador (obturador)
- Utilizar electroválvula distribuidora de 4/2 vías con solenoide
- Utilizar una válvula limitadora de presión
- Utilizar fuentes de CD y relevadores
Acciones:
- Diseñar y dibujar el diagrama de desplazamiento-fase con ayuda de la descripción del problema. Seleccionar y utilizar los componentes adecuados.
- Comparar la propia solución con la propuesta
- Conectar el circuito y observar los resultados
Funcionamiento:
Lo que realiza este circuito es controlar el vaivén del cilindro. Pero ahora se utilizan dos botones pulsadores uno de avance S1 y el otro de retroceso S2 (figura 3) es decir controla el inicio (figura 3.1) y el fin de este proceso (figura 3.2). En este caso se desarrolla el circuito regenerativo para conseguir una mayor velocidad al avance. El volumen desalojado por el cilindro en su movimiento de avance se ha regenerado como un volumen de fluido capaz de suministrar un trabajo mecánico. Tal circuito entonces es un circuito regenerativo
El propósito de un circuito regenerativo es incrementar la velocidad de la carrera de avance del cilindro. La regeneración no puede ser nunca lograda en la carrera de retorno.
Diseño del Diagrama
Marca | Denominación del componente hidráulico |
1 | Bomba |
2 | Tanque |
3 | Válvula limitadora de presión |
4 | Electroválvula de 4/2 vías |
5 | Cilindro de doble efecto |
Marca | Denominación del componente eléctrico |
S1 | Botón pulsador (NA) |
S2 | Botón pulsador (NC) |
K1 | Relé |
K2 | Contacto NA |
5 | Válvula solenoide |
figura 3
Funcionamiento
figura 3.1
figura 3.2
PRACTICA.-4 mando y control de posición del actuador
En este caso utilizaremos una válvula limitadora de presión
Objetivos:
- Visualizar el funcionamiento de un cilindro de doble efecto
- Accionar una secuencia lógica mediante un botón pulsador (obturador)
- Utilizar electroválvula distribuidora de 4/2 vías con solenoide
- Utilizar sensores inductivos
Acciones:
- Diseñar y dibujar el diagrama de desplazamiento-fase con ayuda de la descripción del problema. Seleccionar y utilizar los componentes adecuados.
- Comparar la propia solución con la propuesta
- Conectar el circuito y observar los resultados
Descripción del problema
Controlar el cilindro de doble efecto con una electroválvula de 4/2 vías, mediante un circuito eléctrico utilizando sensores inductivos
Funcionamiento:
Ahora se pretende accionar un pistón de doble efecto y que el retorno sea automático. Para ello utilizaremos lo que son los sensores ( en este caso al inicio y final de carrera) la función de este sensor A0 es iniciar el recorrido del actuador (figura 4.1), al llegar el pistón hasta su máximo desplazamiento el sensor A1 se activa y acciona el retorno por muelle de la electroválvula y1 (figura 4.2). Por lo tanto el pistón regresa.
En este caso se presenta el circuito con finales de carrera eléctricos y el circuito con sensores de 3 hilos pnp (inductivos)
Marca | Denominación del componente hidráulico |
1 | Bomba |
2 | Tanque |
3 | Electroválvula de 4/2 vías |
4 | Cilindro de doble efecto |
Marca | Denominación del componente eléctrico |
S1 | Botón pulsador (NA) |
S2 | Botón pulsador (NC) |
A0,A1 | Sensores inductivos |
K1 | Relé |
K2 | Contacto NA |
Y1 | Válvula solenoide |
Diseño del Diagrama
figura 4
Funcionamiento
figura 4.1
figura 4.2
PRACTICA.-5 mando y control electrohidráulico con temporización
Objetivos:
- Visualizar el funcionamiento de un cilindro de doble efecto
- Accionar una secuencia lógica mediante un botón pulsador (obturador)
- Utilizar electroválvula distribuidora de 4/2 vías con solenoide
Acciones:
- Diseñar y dibujar el diagrama de desplazamiento-fase con ayuda de la descripción del problema. Seleccionar y utilizar los componentes adecuados.
- Comparar la propia solución con la propuesta
- Conectar el circuito y observar los resultados
Descripción del problema:
Accionar un cilindro de doble efecto con una electroválvula de 4/2 vías mediante un circuito eléctrico. Utilizar temporizadores On Delay
Funcionamiento:
En esta práctica podemos hacer que el cilindro alcance el final de la carrera y tarde 5 segundos para volver a su posición inicial (figura 5.1) para este caso podemos utilizar el relé temporizador tipo On Delay
Se presenta el dispositivo eléctrico, relé temporizador, que permite la temporización de los procesos o partes de los mismos. Los sensores son de tipo inductivos.
Marca | Denominación del componente hidráulico |
1 | Bomba |
2 | Válvula limitadora de presión |
3 | tanque |
4 | Electroválvula de 4/2 vías |
5 | Cilindro de doble efecto |
Marca | Denominación del componente eléctrico |
S1 | Botón pulsador (NA) |
A0,A1 | Sensores inductivos |
K1, K3 | Relé |
K1, K2 | Contacto NA |
K3 | Contacto NC |
K2 | Relé On Delay |
Y1 | Válvula solenoide |
Bibliografía:
http://cdigital.uv.mx/bitstream/12345678/387/1/DominguezValenzuelaySantosWilson.pdf
